一種改性聚乳酸纖維素復合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性聚乳酸纖維素復合材料的制備方法，該方法包括如下步驟：（1）制備韌改性聚乳酸；（2）從棉桿皮中提取納米纖維素微纖；（3）配料；（4）將改性聚乳酸、納米天然纖維、成核劑、熱穩(wěn)定劑，抗氧劑真空干燥并按比列混合，使干燥后的共混物的基體含水率低于50ppm，然后采用熔融擠出的方法將共混物注塑成標準樣件。該制備方法原料價格低廉，經濟效益高，材料可完全降解，通過選擇合適的組合配比，提高了復合材料的塑性和韌性。
【專利說明】
一種改性聚乳酸纖維素復合材料的制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及造紙技術領域，具體涉及一種改性聚乳酸纖維素復合材料的制備方法?！颈尘凹夹g】
[0002]隨著高分子材料的發(fā)展，石油基高分子材料在人類生活和工作中得到廣泛的應用。但這些材料來源不可再生資源，而且在自然環(huán)境中難以降解，造成生態(tài)環(huán)境惡化和資源緊缺，不符合人類可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，給人類帶來危害。近年來，來源于可再生資源的可為生物降解材料引起人們廣泛的注意。
[0003]聚乳酸(P〇lylaCtide，PLA)是以玉米、淀粉等可再生植物資源為原料發(fā)酵得到乳酸后經化學合成的高分子材料，具有良好的生物相容性，且能夠完全生物降解，廢棄后可在微生物、水、酸、堿等作用下完全分解成水和二氧化碳，對環(huán)境不造成任何污染，是一種典型的可完全生物降解的綠色塑料。同時，聚乳酸具有高強度、高模量、高透明性、易加工成型等優(yōu)點。作為一種新型的可完全生物降解高分子材料，聚乳酸已經逐步得到學術界和工業(yè)界的重視，其應用范圍已從最初用于生物醫(yī)用領域過渡到各類包裝材料等通用高分子材料領域，并朝著電器制品、汽車制品等工程塑料領域迅速發(fā)展，展現了誘人的發(fā)展前景。然而，聚乳酸具有較低的斷裂伸長率和沖擊強度，是一種硬而脆的高分子材料。
[0004]棉桿皮中含有豐富的纖維素，如果能有效地提取棉桿皮中的纖維素，則既能廢物利用，增加經濟效益，又能解決露天焚燒造成的資源浪費和環(huán)境污染問題。
【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供一種改性聚乳酸纖維素復合材料的制備方法，使用該方法制備的乳酸復合材料，原料價格便宜，可完全降解，塑性和韌性好。
[0006]為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種改性聚乳酸纖維素復合材料的制備方法，該方法包括如下步驟:(1)制備韌改性聚乳酸取干燥過的聚乳酸80重量份，所述的聚乳酸的數均分子量為15-18萬，重均分子量為 3325g/mol的低分子量聚己二酸二甘醇酯5重量份，重均分子量為100000-150000g/mol的高分子量聚己二酸二甘醇酯10-15重量份，將聚乳酸同時與低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚己二酸二甘醇酯放入密煉機內熔融共混，溫度180-190°C，轉矩50轉/分，時間6-10 分鐘，即可得到改性聚乳酸；(2)從棉桿皮中提取納米纖維素微纖將棉桿皮置于5-10g/L Na0H，5-10ml/L H2〇2混合溶液中65-75°C下煮，浴比為1:80-120,撈出后反復敲打、清洗至果漿去除，然后再將棉桿皮置于12-15g/L Na0H，12-15ml/L H202混合溶液中75-85°C煮，浴比為1:80-120,得到脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮堿處理:將脫漿棉桿皮置于3-30%NaOH溶液中65-75°C下堿煮，浴比為1:80-120，撈出，烘干，得到堿處理后的脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮TEMPO氧化:將堿處理后的脫漿棉桿皮在TEMP0/NaC102/NaBr氧化體系中進行氧化，通過滴加NaOH，使pH維持在10.2-10.8之間，反應終止后滴加乙醇，離心，干燥后，得到納米天然纖維；(3)配料纖維聚乳酸復合材料組分按照重量份如下配比:改性聚乳酸70-85份、納米天然纖維5-25份、熱穩(wěn)定劑1-3份;抗氧劑0.5-1.5份;成核劑 1_3份;偶聯劑2-4份；(4)將改性聚乳酸、納米天然纖維、成核劑、熱穩(wěn)定劑，抗氧劑真空干燥并按比列混合， 使干燥后的共混物的基體含水率低于50ppm，然后采用熔融擠出的方法將共混物注塑成標準樣件，其中熔融擠出溫度190-205 °C。
[0007]優(yōu)選的，所述的熱穩(wěn)定劑選取自四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇、三(2,4_二叔丁基苯基)亞磷酸酯以及(2,4_二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯的一種或幾種，所述的抗氧劑選取自四[￠-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇、(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯或，￠-苯基(3,5_二叔丁基-4-羥基)丙酸正十八碳醇酯的一種或幾種， 所述的成核劑選取自改性超細滑石粉、取代二芐叉山梨醇類、二(4-叔丁基-苯甲酸)氫氧化鋁的一種或幾種，所述的偶聯劑選取自2-(3,4_環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷或3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的一種或幾種。
[0008]本發(fā)明所述的改性聚乳酸纖維素復合材料，原料價格低廉，經濟效益高，材料可完全降解，通過選擇合適的組合配比，提高了復合材料的塑性和韌性?！揪唧w實施方式】
[0009] 實施例一取干燥過的聚乳酸80重量份，所述的聚乳酸的數均分子量為15-18萬，重均分子量為 3325g/mol的低分子量聚己二酸二甘醇酯5重量份，重均分子量為100000-150000g/mol的高分子量聚己二酸二甘醇酯10重量份，將聚乳酸同時與低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚己二酸二甘醇酯放入密煉機內熔融共混，溫度180°C，轉矩50轉/分，時間6分鐘，即可得到改性聚乳酸。[0〇1〇] 將棉桿皮置于5g/L Na0H，5ml/L出02混合溶液中65°C下煮，浴比為1:80,撈出后反復敲打、清洗至果漿去除，然后再將棉桿皮置于12g/L NaOH，12ml/L出02混合溶液中75°C 煮，浴比為1:80,得到脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮堿處理:將脫漿棉桿皮置于3%Na0H溶液中65 °C下堿煮，浴比為1:80,撈出，烘干，得到堿處理后的脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮TEMPO氧化:將堿處理后的脫漿棉桿皮在TEMP0/NaC102/NaBr氧化體系中進行氧化，通過滴加NaOH，使pH維持在10.2-10.8之間，反應終止后滴加乙醇，離心，干燥后，得到納米天然纖維。
[0011]纖維聚乳酸復合材料組分按照重量份如下配比:改性聚乳酸70份、納米天然纖維5 份、熱穩(wěn)定劑1份;抗氧劑0.5份;成核劑1份;偶聯劑2份。
[0012]將改性聚乳酸、納米天然纖維、成核劑、熱穩(wěn)定劑，抗氧劑真空干燥并按比列混合， 使干燥后的共混物的基體含水率低于50ppm，然后采用熔融擠出的方法將共混物注塑成標準樣件，其中熔融擠出溫度190-205 °C。
[0013]所述的熱穩(wěn)定劑為四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇，所述的抗氧劑為四[P-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇，所述的成核劑為改性超細滑石粉，所述的偶聯劑為2_(3,4_環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷。[〇〇14] 實施例二取干燥過的聚乳酸80重量份，所述的聚乳酸的數均分子量為18萬，重均分子量為 3325g/mol的低分子量聚己二酸二甘醇酯5重量份，重均分子量為100000-150000g/mol的高分子量聚己二酸二甘醇酯15重量份，將聚乳酸同時與低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚己二酸二甘醇酯放入密煉機內熔融共混，溫度190°C，轉矩50轉/分，時間10分鐘，即可得到改性聚乳酸。
[0015]用打漿機攪拌短纖維，制成纖維素漿料;將制得的漿料放入超微細精制機中，超微細精制機的轉子和定子圓盤表面有縫隙和凹槽，設定轉子和定子圓盤間的隔距，使?jié){料通過超微細精制機研磨石之間的縫隙；調節(jié)研磨石的轉速，循環(huán)往復研磨，研磨石研磨的高速剪切作用切斷微纖絲之間的氫鍵，從而使納米尺度的微纖化纖維分離出來，干燥后，得到納米天然纖維。
[0016]纖維聚乳酸復合材料組分按照重量份如下配比:改性聚乳酸85份、納米天然纖維 25份、熱穩(wěn)定劑3份;抗氧劑1.5份;成核劑3份;偶聯劑4份。[〇〇17]將改性聚乳酸、納米天然纖維、成核劑、熱穩(wěn)定劑，抗氧劑真空干燥并按比列混合， 使干燥后的共混物的基體含水率低于50ppm，然后采用熔融擠出的方法將共混物注塑成標準樣件，其中熔融擠出溫度205 °C。
[0018]所述的熱穩(wěn)定劑為(2,4_二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯的，所述的抗氧劑選為苯基(3,5_二叔丁基-4-羥基)丙酸正十八碳醇酯，所述的成核劑為取代二芐叉山梨醇類，所述的偶聯劑為3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的。上面以舉例方式對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明不限于上述具體實施例，凡基于本發(fā)明所做的任何改動或變型均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
【主權項】
1.一種改性聚乳酸纖維素復合材料的制備方法，該方法包括如下步驟:(1)制備韌改性聚乳酸取干燥過的聚乳酸80重量份，所述的聚乳酸的數均分子量為15-18萬，重均分子量為 3325g/mol的低分子量聚己二酸二甘醇酯5重量份，重均分子量為100000-150000g/mol的高 分子量聚己二酸二甘醇酯10-15重量份，將聚乳酸同時與低分子量聚己二酸二甘醇酯和高 分子量聚己二酸二甘醇酯放入密煉機內熔融共混，溫度180-190°C，轉矩50轉/分，時間6-10 分鐘，即可得到改性聚乳酸；(2)從棉桿皮中提取納米纖維素微纖將棉桿皮置于5-10g/L Na0H，5-10ml/L H2〇2混合溶液中65-75°C下煮，浴比為1:80-120,撈出后反復敲打、清洗至果漿去除，然后再將棉桿皮置于12-15g/L NaOH，12-15ml/L H2〇2混合溶液中75-85°C煮，浴比為1:80-120,得到脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮堿處理:將脫漿 棉桿皮置于3-30%NaOH溶液中65-75°C下堿煮，浴比為1:80-120，撈出，烘干，得到堿處理后 的脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮TEMPO氧化:將堿處理后的脫漿棉桿皮在TEMP0/NaC102/NaBr氧 化體系中進行氧化，通過滴加NaOH，使pH維持在10.2-10.8之間，反應終止后滴加乙醇，離 心，干燥后，得到納米天然纖維；(3)配料纖維聚乳酸復合材料組分按照重量份如下配比:改性聚乳酸70-85份、納米天然纖維5-25份、熱穩(wěn)定劑1-3份;抗氧劑0.5-1.5份;成核劑 1_3份;偶聯劑2-4份；(4)將改性聚乳酸、納米天然纖維、成核劑、熱穩(wěn)定劑，抗氧劑真空干燥并按比列混合， 使干燥后的共混物的基體含水率低于50ppm，然后采用熔融擠出的方法將共混物注塑成標 準樣件，其中熔融擠出溫度190-205 °C。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的熱穩(wěn)定劑選取自四[3-(3，5-二叔丁 基)丙酸]季戊四醇、三(2,4_二叔丁基苯基)亞磷酸酯以及(2,4_二叔丁基苯基)季戊四醇二 亞磷酸酯的一種或幾種，所述的抗氧劑選取自四[￠-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季 戊四醇、(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯或，￠-苯基(3,5_二叔丁基-4-羥基)丙酸 正十八碳醇酯的一種或幾種，所述的成核劑選取自改性超細滑石粉、取代二芐叉山梨醇類、 二(4-叔丁基-苯甲酸)氫氧化鋁的一種或幾種，所述的偶聯劑選取自2-(3,4_環(huán)氧環(huán)己 基)乙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷或3-縮 水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的一種或幾種。
【文檔編號】C08L67/02GK106009566SQ201610468074
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】蘇州思創(chuàng)源博電子科技有限公司